La palabra electricidad procede del latín y significa "como el ámbar". El ámbar es la savia fosilizada de árboles antiguos que suele utilizarse en joyería.
Un trozo de ámbar. Al frotarlo se carga de electricidad estática
La electricidad es el flujo de carga en un conductor. Un conductor es cualquier cosa que pueda transportar electricidad (como un cable metálico). La carga es la cantidad de electricidad que contiene un objeto.
La electricidad fue descubierta en 1600 por un médico inglés llamado William Gilbert. Estudió detenidamente la electricidad y el magnetismo. Diferenció entre las piedras magnéticas naturales y la electricidad estática producida al frotar ámbar. Fue el primero en utilizar la palabra "electricidad" en su sentido moderno.
La electricidad es un tipo de energía. Suministra energía a distintos objetos para que funcionen.
Por ejemplo: La electricidad suministra energía a un ordenador y le ayuda a funcionar.
Pilas productoras de electricidad transformando la energía química en eléctrica
La electricidad se obtiene transformando alguna clase de energía (química, cinética, térmica, lumínica, nuclear, solar entre otras), en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas.
Esquema de un alternador (generador) simple con un núcleo magnético giratorio (rotor) y un hilo fijo (estator) que muestra también la corriente inducida en el estator por el campo magnético giratorio del rotor.Imagen de un moderno turbogenerador de vapor
Un generador eléctrico es una máquina que convierte la energía mecánica en energía eléctrica en forma de corriente. La mayoría de los alternadores utilizan un campo magnético giratorio (rotor) con un inducido estacionario (estator).
Los alternadores de las centrales eléctricas accionadas por turbinas de vapor se denominan turboalternadores. Los grandes alternadores trifásicos de 50 ó 60 Hz de las centrales eléctricas generan la mayor parte de la energía eléctrica mundial, que se distribuye por las redes eléctricas.
Un conductor en movimiento relativo a un campo magnético desarrolla en él una fuerza electromotriz (FEM) (Ley de Faraday). Esta FEM invierte su polaridad cuando se mueve bajo polos magnéticos de polaridad opuesta. Normalmente, un imán giratorio, llamado rotor, gira dentro de un conjunto estacionario de conductores, llamado estator, enrollados en bobinas sobre un núcleo de hierro. El campo atraviesa los conductores, generando un EMF (fuerza electromotriz) en el inducido, ya que la entrada mecánica hace que el rotor gire.
Todo lo que existe en el mundo está formado por átomos. Un átomo está formado por un núcleo (la bolita del centro). El núcleo está formado por protones y neutrones. Los protones tienen carga positiva, mientras que los neutrones no tienen carga. Las bolitas que giran alrededor del núcleo se llaman "electrones" y tienen carga negativa. En un átomo la carga positiva y la negativa son exactamente iguales, por lo que en ellos no fluye la electricidad.
Frotando una barra de ámbar o plástico los papelillos son atraídos porque la barra se carga de electricidad estática
Por eso, cuando se frota el ámbar, se eliminan los electrones exteriores, lo que hace que la carga del átomo sea positiva (porque ahora hay más protones que electrones). Esta carga positiva atrae cualquier cosa con carga negativa (u otros electrones que formen parte de átomos diferentes).
La electricidad en pequeñas cantidades no es peligrosa. Pero si la cantidad de electricidad es grande, es muy peligrosa, ya que provocará una descarga eléctrica muy fuerte.
Puedes obtener diferentes cantidades de electricidad de diferentes fuentes. Por ejemplo, una pila pequeña sólo tiene unos pocos voltios de electricidad, pero los enchufes de tu casa pueden tener hasta 220 voltios. Esto significa que los enchufes son mucho más peligrosos, pero también mucho más útiles. No puedes poner a hervir un hervidor con una pila pequeña, pero sí si conectas el hervidor a un enchufe.
Un motor eléctrico como los que se utilizan en gran cantidad de procesos
La electricidad sustituyó a muchos usos sucios de los combustibles. Por ejemplo, la gente solía quemar gas en sus casas para alumbrarse, pero las bombillas eléctricas las sustituyeron porque eran más baratas, seguras y no producían hollín. Los motores eléctricos impulsan muchos procesos industriales que antes habrían necesitado un motor con combustible para funcionar.
También hay muchos usos de la electricidad que no pueden hacerse de otra manera, como los ordenadores y los televisores.
Gracias a la electricidad, muchas personas pueden desplazarse rápidamente en coches eléctricos. Los ordenadores, los televisores, las tostadoras y muchos otros aparatos se crearon tras el descubrimiento de la electricidad.
¿Qué idea(s) y/o inventos tuvieron que desarrollarse antes de su creación?
Producir un poco de electricidad estática es fácil, pero producir mucha electricidad es mucho más difícil. Tuvimos que fabricar metales antes de que la electricidad pudiera fluir a través de ellos. Necesitábamos comprender los átomos y la química antes de poder fabricar buenas baterías.
Pila de VoltaSi se frota ámbar con seda, se puede experimentar una sensación de hormigueo (también llamada electricidad estática), y los objetos pequeños tienden a "pegarse" al ámbar. Esta atracción es la que hace que los pequeños trozos de papel o tela se "peguen" al ámbar.
Una forma primitiva de máquina eléctrica fue construida hacia 1663 por Otto von Guericke, utilizando un globo de azufre que podía girarse y frotarse con la mano, desprendiendo así electrones mecánicamente. La forma más fácil y fiable de separar los electrones de su núcleo es romperlos utilizando productos químicos, a estos dispositivos los llamamos "pilas" (o más habitualmente "baterías").
Un circuito eléctrico básico.Unas de las primeras dinamos eléctricas
En 1791, Luigi Galvani colgó unas ancas de rana en un armazón de alambre y cuando las aplicaba una pequeña corriente observó que éstas se sacudían. Concluyó que la electricidad estimulaba las células nerviosas.
Alessandro Volta descubrió que las pilas conectadas entre sí aumentaban la potencia disponible, y llamó a eso batería voltaica. Esto proporcionó a los primeros científicos e ingenieros eléctricos una fuente de energía eléctrica más fiable que las máquinas electrostáticas utilizadas anteriormente.
Georg Ohm analizó matemáticamente el circuito eléctrico en 1827.
Esquema de cómo se produce electricidad en un generador eléctrico.El primer magneto o dinamo magnético fue construido por Hippolyte Pixii en 1832, pero, salvo en pequeñas unidades para bicicletas, ya no se utilizan para generar energía debido al tamaño y la complejidad de las conexiones giratorias del "conmutador" entre las bobinas fijas y giratorias.
Michael Faraday desarrolló el "rectángulo giratorio", en el que cada conductor activo pasaba sucesivamente por regiones en las que el campo magnético estaba en direcciones opuestas. La primera demostración pública de un "sistema de alternador" más robusto tuvo lugar en 1886, y ésta ha seguido siendo la disposición más utilizada en las centrales eléctricas.
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Coulomb (1736-1806), estableció las leyes cuantitativas de la electrostática
Galvani (1737-1798), famoso por sus investigaciones sobre los efectos de la electricidad en los músculos de los animales
Volta (1745-1827), inventor de la pila
Ampère (1775-1836), uno de los descubridores del electromagnetismo
Faraday (1791-1867), descubridor de la inducción electromagnética
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